[發明專利]氧傳感器加熱控制方法及采用該方法的加熱控制電路

無效

• 申請號: 201010524192.8
• 申請日: 2010-10-29
• 公開（公告）號: CN101976086A
• 公開（公告）日: 2011-02-16
• 發明（設計）人: 葉結伢;孫邦東;馬紅星
• 申請（專利權）人: 中國兵器工業集團第二一四研究所蘇州研發中心
• 主分類號: G05D23/19
• 分類號: G05D23/19
• 代理公司: 蘇州創元專利商標事務所有限公司 32103
• 代理人: 孫仿衛

技術領域

本發明涉及一種氧傳感器，尤其涉及氧傳感器內部溫度加熱控制方法及控制電路。

背景技術

氧濃度檢測在軍用、民用、醫療等領域都有需求，如監測車輛排氣中的氧濃度大小。對氧濃度的監測采用氧傳感器，氧傳感器通常由敏感元件和加熱元件組成，其中，敏感元件主要由氧化鋯材料制成，加熱元件采用具有良好溫度特性的鉑材料制成。敏感元件需要在達到設定溫度(例如600℃)之后才能進行有效地工作。具體工作原理是利用氧化鋯陶瓷在高溫(500℃～700℃)條件下，對氧分子產生電離作用，即電離為氧原子，帶負電的氧離子吸附在氧化鋯的內外表面上。由于大氣中的氧氣比廢氣中的氧氣多，兩側離子的濃度差產生電動勢，經后續電路處理以分析出排氣中的氧濃度。而被電離的氧分子數量與氧濃度、傳感器內部加熱溫度等相關，為保證氧傳感器檢測得到的數據準確性，必須要保證其加熱溫度穩定，且不受外圍環境影響。可見要使傳感器穩定、可靠工作，檢測數據準確，加熱溫度控制至關重要。

發明內容

本發明目的是提供一種能夠使得氧傳感器內部加熱溫度穩定從而保證傳感器測量結果準確性的加熱控制方法。

為了達到上述目的，本發明所采用的技術方案為：一種氧傳感器加熱控制方法，所述的氧傳感器包括敏感元件和加熱元件，該方法通過對所述加熱元件的電阻值進行恒定控制，實現氧傳感器內部加熱溫度的穩定控制。

進一步地，所述的加熱元件由具有良好溫度特性的鉑材料制成的加熱電阻，從而使得該加熱元件還可以具有測溫元件的作用。

根據需要達到的溫度，程控地設定所述加熱元件的電阻值。

本發明還提供一種氧傳感器加熱控制電路，其所采用的技術方案為：一種氧傳感器加熱控制電路，它包括

電橋電路，其包括第一固定電阻、第二固定電阻、可變電阻，所述的第一固定電阻與可變電阻相連接形成設定橋臂，所述的第二固定電阻與氧傳感器內的加熱元件相電連接形成加熱橋臂，且設定橋臂與加熱橋臂相并聯；

電壓調整電路，其與設定橋臂及加熱橋臂的一共同連接端相電連接，用于為電橋電路提供加熱電壓；

誤差放大電路，其電連接在電橋電路和電壓調整電路之間，用于采集設定橋臂上第一固定電阻和加熱橋臂上第二固定電阻的電壓并對采集的兩電壓值進行對比以向電壓調整電路輸出電壓調控信號；

根據氧傳感器內部要達到的加熱溫度，設定所述可變電阻的大小，所述的電壓調整電路向電橋電路提供加熱電壓，并通過誤差放大電路調節輸出電壓大小，控制所述的氧傳感器的加熱元件的電阻值恒定。

根據上述技術方案所具體實施的方式中，所述的可變電阻為可編程電阻，根據氧傳感器內部需要達到的溫度，程控地設定可變電阻的電阻值。

在氧傳感器初始工作時，所述的可變電阻阻值通過程控調節使其緩慢地增大到設定的阻值。

由于采用上述技術方案，本發明具有以下優點：本發明利用氧傳感器的加熱元件具有良好的溫度特性，對加熱元件進行恒電阻值控制，使得氧傳感器能夠穩定的處在設定的溫度下，即保證了氧傳感器加熱溫度的穩定，為氧傳感器檢測的可靠性奠定基礎。

附圖說明

附圖1為本發明氧傳感器加熱控制電路原理框圖；

其中：1、電橋電路；2、電壓調整電路；3、誤差放大電路；

具體實施方式

下面結合附圖，對本發明優選的具體實施例進行說明：

本發明的氧傳感器為氧化鋯型傳感器，其內部還設置有加熱元件，加熱元件由具有良好溫度特性的鉑材料制成，該加熱元件具有電阻值Rd，該電阻值Rd與溫度具有式(1)所示的關系：

Rd＝(1+k·T)·Rd0(1)

式中：T為溫度；

Rd0為加熱元件在0℃條件下的阻值；

K為常數，與鉑材料相關；

由此我們可以看出，加熱元件的阻值Rd與溫度T成正比，而加熱溫度與施加在該加熱元件上的電壓有關，電壓越高，產生的熱量就越多，相應加熱溫度就會升高，同時，加熱元件的電阻值也會增大。

根據上述原理，為了達到氧傳感器能夠穩定的處于一設定的溫度下，本發明提供了一種加熱控制方法，其通過對所述加熱元件的電阻值進行恒定控制，來實現氧傳感器內部加熱溫度的穩定控制，即當氧傳感器需要達到某一溫度，如600℃，只要控制加熱元件的電阻值，使得其電阻值恒定處于該溫度下所應對應的電阻值即可。

為了適應氧傳感器應用在不同的工作溫度下，本發明加熱控制方法，加熱元件的電阻值可進行程控調整，從而可根據使用的需要靈活設定加熱元件的電阻值。